BAB 1
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Fisika
modern merupakan salah satu bagian dari ilmu Fisika yang mempelajari perilaku
materi dan energi pada skala atomik dan partikel-partikel subatomik atau
gelombang. Pada prinsipnya sama seperti dalam fisika klasik, namun materi yang
dibahas dalam fisika modern adalah skala atomik atau subatomik dan partikel
bergerak dalam kecepatan tinggi. Untuk partikel yang bergerak dengan kecepatan
mendekati atau sama dengan kecepatan cahaya, perilakunya dibahas secara
terpisah dalam teori relativitas khusus. Ilmu Fisika Modern dikembangkan pada
awal abad 20, dimana perumusan-perumusan dalam Fisika Klasik tidak lagi mampu
menjelaskan fenomena fenomena yang terjadi pada materi yang sangat kecil.
Fisika Modern diawali oleh hipotesa Planck yang menyatakan bahwa besaran energi
suatu benda yang beosilasi (osilator) tidak lagi bersifat kontinu, namun
bersifat diskrit (kuanta), sehingga muncullah istilah Fisika Kuantum dan
ditemukannya konsep dualisme partikel-gelombang. Konsep dualisme dan besaran
kuanta ini merupakan dasar dari Fisika Modern. Dalam makalah ini dibahas
konsep, hipotesa dan eksperimen yang menjadikan landasan pengembangan fisika
modern serta penerapan fisika modern, dalam berbagai bidang seperti kedokteran,
telekomikasi, dan industri.
B.
Rumusan Masalah
1.
Bagaimana munculnya fisika modern?
2. Fenomena-fenomena apa saja yang terjadi di
era fisika modern?
3. Hukum-hukum dan teori pada era Fisika
modern?
4. Siapakah tokoh-tokohnya dan teorinya?
5. Bagaimanakah dampaknya?
C.Tujuan
1.
Agar dapat mengetahui perkembangan
fisika modern
2.
Dapat memberikan
informasi kepada pembaca tentang perkembangan fisika modern
3.
Melengkapi tugas mata kuliah Sejarah
Fisika
BAB
II
PEMBAHASAN
A. Munculnya Fisika Modern
Fisika modern
merupakan salah satu bagian dari ilmu Fisika yang mempelajari perilaku materi
dan energi pada skala atomik dan partikel-partikel subatomik atau gelombang.
Pada prinsipnya sama seperti dalam Fisika Klasik, namun materi yang dibahas
dalam Fisika Modern adalah skala atomik atau subatomik dan partikel bergerak
dalam kecepatan tinggi. Untuk partikel yang bergerak dengan kecepatan mendekati
atau sama dengan kecepatan cahaya, perilakunya dibahas secara terpisah dalam
teori relativitas khusus.
Fisika
Modern diawali oleh hipotesa Planck yang menyatakan bahwa
besaran energi suatu benda yang beosilasi (osilator) tidak lagi bersifat
kontinu, namun bersifat diskrit (kuanta), sehingga muncullah istilah Fisika
Kuantum dan ditemukannya konsep dualisme partikel-gelombang. “ Ilmu
Fisika Modern dikembangkan pada awal abad 20, dimana perumusan-perumusan dalam
Fisika Klasik tidak lagi mampu menjelaskan fenomena- fenomena yang terjadi pada
materi yang sangat kecil ”. Fisika modern secara umum dibagi menjadi
dua yaitu teori kuantum klasik/lama dan teori kuantum
modern.
Istilah
fisika modern diperkenalkan karena banyaknya fenomena-fenomena mikroskopis dan
hukum-hukum baru yang ditemukan sejak tahun 1890. Fenomena mikroskopis yaitu
fenomena-fenomena yang tidak dapat dilihat secara langsung, seperti elektron,
proton, neutron, atom, dan sebagainya. Ahli fisika telah mencoba memecahkan
persoalan tentang struktur atom, elektron, radiasi dengan fisika klasik. Namun,
tidak berhasil menerangkan fenomena-fenomena tersebut. Karena itu para ahli
fisika mencari ilmu dan model-model lain yang baru. Dengan didapatnya
teori-teori baru yang dapat menerangkan fenomena-fenomena mikroskopis itu, maka
fisika telah memperluas ilmu ke arah yang lebih jauh lagi.
Meskipun mekanika klasik hampir cocok
dengan teori klasik lainnya seperti elektrodinamika dan termodinamika klasik,
ada beberapa ketidaksamaan ditemukan di akhir abad 19 yang hanya bisa
diselesaikan dengan fisika modern. Khususnya, elektrodinamika klasik tanpa
relativitas memperkirakan bahwa kecepatan cahaya adalah relatif konstan dengan
Luminiferous aether, perkiraan yang sulit diselesaikan dengan mekanik klasik
dan yang menuju kepada pengembangan relativitas khusus. Ketika digabungkan
dengan termodinamika klasik, mekanika klasik menuju ke paradoks Gibbs yang
menjelaskan entropi bukan kuantitas yang jelas dan ke penghancuran ultraviolet
yang memperkirakan benda hitam mengeluarkan energi yang sangat besar. Usaha
untuk menyelesaikan permasalahan ini menuju ke pengembangan mekanika kuantum.
Seperti
kata Newton dalam Makna Fisika Baru dalam Kehidupan:
menciptakan teori baru bukan berarti merobohkan gudang tua untuk dibangun gedung pencakar langit diatasnya. Ini lebih seperti mendaki gunung, makin ke atas makin luas pandangannya, makin menemukan hubungan antara titik awal pendakian dengan hal-hal disekelilingnya yang ternyata sangat kaya raya dan tak terduga sebelumnya. Namun titik awal tersebut tetap ada dan dapat dilihat, meskipun tampak lebih kecil dari pemandangan luas yang kita peroleh dari hasil perjuangan mengatasi rintangan selama mendaki ke atas.
menciptakan teori baru bukan berarti merobohkan gudang tua untuk dibangun gedung pencakar langit diatasnya. Ini lebih seperti mendaki gunung, makin ke atas makin luas pandangannya, makin menemukan hubungan antara titik awal pendakian dengan hal-hal disekelilingnya yang ternyata sangat kaya raya dan tak terduga sebelumnya. Namun titik awal tersebut tetap ada dan dapat dilihat, meskipun tampak lebih kecil dari pemandangan luas yang kita peroleh dari hasil perjuangan mengatasi rintangan selama mendaki ke atas.
Pada
tahun 1900, Max Planck memperkenalkan ide bahwa energi dapat dibagi-bagi
menjadi beberapa paket atau kuanta. Ide ini secara khusus digunakan untuk
menjelaskan sebaran intensitas radiasi yang dipancarkan oleh benda hitam. Pada
tahun 1905, Albert Einstein menjelaskan efek fotoelektrik dengan menyimpulkan
bahwa energi cahaya datang dalam bentuk kuanta yang disebut foton. Pada tahun
1913, Niels Bohr menjelaskan garis spektrum dari atom hidrogen, lagi dengan
menggunakan kuantisasi. Pada tahun 1924, Louis de Broglie memberikan teorinya
tentang gelombang benda.
Teori-teori
di atas, meskipun sukses, tetapi sangat fenomenologikal: tidak ada penjelasan
jelas untuk kuantisasi. Mereka dikenal sebagai teori kuantum lama. Frase
"Fisika kuantum" pertama kali digunakan oleh Johnston dalam
tulisannya Planck's Universe in Light of Modern Physics (Alam Planck dalam
cahaya Fisika Modern).
Mekanika
kuantum modern lahir pada tahun 1925, ketika Werner Karl Heisenberg mengembangkan
mekanika matriks dan Erwin Schrödinger menemukan mekanika gelombang dan
persamaan Schrödinger. Schrödinger beberapa kali menunjukkan bahwa kedua
pendekatan tersebut sama.
Heisenberg
merumuskan prinsip ketidakpastiannya pada tahun 1927, dan interpretasi
Kopenhagen terbentuk dalam waktu yang hampir bersamaan. Pada 1927, Paul Dirac
menggabungkan mekanika kuantum dengan relativitas khusus. Dia juga membuka
penggunaan teori operator, termasuk notasi bra-ket yang berpengaruh. Pada tahun
1932, Neumann Janos merumuskan dasar matematika yang kuat untuk mekanika
kuantum sebagai teori operator.
Pada
1927, percobaan untuk menggunakan mekanika kuantum ke dalam bidang di luar
partikel satuan, yang menghasilkan teori medan kuantum. Pekerja awal dalam
bidang ini termasuk Dirac, Wolfgang Pauli, Victor Weisskopf dan Pascaul Jordan.
Bidang riset area ini dikembangkan dalam formulasi elektrodinamika kuantum oleh
Richard Feynman, Freeman Dyson, Julian Schwinger, dan Tomonaga Shin'ichirō pada
tahun 1940-an. Elektrodinamika kuantum adalah teori kuantum elektron, positron,
dan Medan elektromagnetik, dan berlaku sebagai contoh untuk teori kuantum
berikutnya.
Interpretasi
banyak dunia diformulasikan oleh Hugh Everett pada tahun 1956. Teori
Kromodinamika kuantum diformulasikan pada awal 1960-an. Teori yang kita kenal
sekarang ini diformulasikan oleh Polizter, Gross and Wilzcek pada tahun 1975.
Pengembangan awal oleh Schwinger, Peter Higgs, Goldstone dan lain-lain. Sheldon
Lee Glashow, Steven Weinberg dan Abdus Salam menunjukan secara independen
bagaimana gaya nuklir lemah dan elektrodinamika kuantum dapat digabungkan
menjadi satu gaya lemah elektro.
Mekanika
kuantum sangat berguna untuk menjelaskan apa yang terjadi di level mikroskopik,
misalnya elektron di dalam atom. Atom biasanya digambarkan sebagai sebuah
sistem di mana elektron (yang bermuatan
listrik negatif) beredar seputar nukleus (yang bermuatan listrik
positif). Menurut mekanika kuantum, ketika sebuah elektron berpindah dari
energi level yang lebih tinggi (misalnya n=2) ke energi level yang lebih rendah
(misalnya n=1), energi berupa sebuah cahaya partikel, foton, dilepaskan:
E
= hv
di
mana
E
adalah energi (J),
h
adalah tetapan Planck, h = 6,63 x 10-34 (Js)
v
adalah frekuensi dari cahaya (Hz).
Dalam
spektrometer masa, telah dibuktikan bahwa garis-garis spektrum dari atom yang
di-ionisasi tidak kontinu; hanya pada frekuensi/panjang gelombang tertentu
garis-garis spektrum dapat dilihat. Ini adalah salah satu bukti dari teori
mekanika kuantum.
B. Fenomena-Fenomena pada Era
Fisika Modern
1.
Radiasi Benda Hitam
Benda hitam adalah benda ideal yang
mampu menyerap atau mengabsorbsi semua radiasi yang mengenainya, serta tidak
bergantung pada frekuensi radiasi tersebut. Bisa dikatakan benda hitam
merupakan penyerap dan pemancar yang sempurna. Benda hitam pada temperatur
tertentu meradiasi energi dengan laju lebih besar dari benda lain.Model yang
dapat digunakan untuk mengamati sifat radiasi benda hitam adalah model
rongga Efek Fotolistrik.
2. Efek fotolistrik
Efek
fotolistrik adalah peristiwa lepasnya elektron dari permukaan logam yang
tembaki oleh foton.jika logam mengkilat di radiasi, maka akan terjadi pancaran
electron pada logam tersebut. Cahaya dengan frekuensi lebih besar dari
frekuensi ambang yang akan menghasilkan arus elektron Foton. Energi maksimum
yang terlepas dari logam akibat peristiwa fotolistrik adalah Spekrum Cahaya Oleh Atom hydrogen
3. Atom hydrogen
Atom
hydrogen jika dipanaskan pada suhu tinggi, akan mengeluarkan cahaya. Namun
cahaya yang dipancarkan tidak meliputi semua warna, melinkan hanya cahaya
dengan frekuensi tertentu.
C. Hukum-Hukum dan Teori Pada Era
Fisika Modern
Teori
Relativitas yang dipelopori oleh Einstein menghasilkan beberapa hal diantaranya
adalah kesetaraan massa dan energi E=mc2 yang dipakai sebagai salah satu
prinsip dasar dalam transformasi partikel. Pokok bahasan meliputi Transformasi Galilei Transformasi Lorentz Panjang Relativistik Waktu Relativistik Massa, Energi dan Momentum Relativistik. Hubungan Massa dan Energi Hubungan Momentum dan Energi Efek Doppler Relativist.
10
Teori Kuantum, yang diawali oleh karya Planck dan Bohr dan kemudian
dikembangkan oleh Schroedinger, Pauli , Heisenberg dan lain-lain, melahirkan
teori-teori tentang atom, inti, partikel sub atomik, molekul, zat padat yang
sangat besar perannya dalam pengembangan ilmu dan teknologi.
D.
Tokoh dan Teori Fisika
Modern
Beberapa tokoh yang kami ungkapkan
disini adalah tokoh yang banyak pengaruhnya terhadap fisika modern,
diantaranya:
1. Albert Einstein (1879-1955)
Einstein,
lahir di Ulm, Jerman. Ia sangat tidak senang pada sekolah-sekolah di Jerman
yang disiplin secara kaku pada waktu itu, karena itu pada usia 16 tahun ia
pergi ke negara Swiss untuk menyelesaikan pelajarannya, kemudian ia memperoleh
pekerjaan yaitu sebagai orang yang memeriksa pemohon paten (hak paten) pada
Swiss Patent Office (Kantor Paten Swiss) di Berne. Kemudian, dalam tahun 1905,
gagasannya yang sudah ada dalam pikirannya bertahun-tahun ketika ia harus
memusatkan perhatiannya untuk pekerjaan lain berbuah menjadi tiga makalah pendek.
Gagasan ini telah mengubah pikiran bukan hanya dalam bidang fisika melainkan
juga dalam peradaban modern ini.
Teori
Relativitas Umum Einstein yang diterbitkan dalam tahun 1915, mengaitkan
gravitasi dengan struktur ruang dan waktu. Dalam teori ini, gaya gravitasi
dapat dipikirkan sebagai ruang-waktu yang melengkung di sekitar benda sehingga
massa yang berdekatan cenderung untuk bergerak ke arahnya, sama seperti
kelereng yang menggelinding ke alas lubang yang berbentuk seperti mangkuk. dari
teori-teori relativitas umum orang dapat membuat ramalan teoretis, misalnya
cahaya harus dipengaruhi oleh gaya gravitasi, dan ternyata semuanya terbukti
secara eksperimental.
Penemuan berikutnya yang menyatakan bahwa
semesta ini memuai ternyata cocok dengan teori. Pada tahun 1917, Einstein
mengemukakan penurunan baru mengenai rumus radiasi benda hitam Planck dengan
memperkenalkan gagasan radiasi yang terstimulasi, suatu gagasan yang buahnya
muncul 40 tahun kemudian sebagai penemuan laser. Perkembangan mekanika kuantum
dalam tahun 1920 mengganggu Einstein yang tidak menerima pandangan
probabilistik sebagai pandangan deterministik walaupun dalam skala atomik.
“Tuhan tidak main dadu dengan dunia ini,” katanya. Tetapi sekali ini intuisi
fisis Einstein tampaknya mempunyai arah yang salah. Einstein Menjadi orang yang
terkenal di dunia, tetapi kemasyurannya tidak membawa keamanan ketika Hitler
dan orang Nazi berkuasa di Jerman pada awal tahun 1930. Ia meninggalkan Jerman
dalam tahun 1933 dan memakai sisa hidupnya untuk bekerja di Institute for
Advanced Study di Princeton, New Jersey, sehingga ia lolos dari keadaan yang
dialami oleh jutaan orang Yahudi eropa yang dibanatai oleh Jerman. Akhir
hidupnya dipakai untuk mencari teori medan terpadu yang menyatukan medan
gravitasi dan elektromagnetisme dalam suatu gambaran, namun usahanya ini tidak
berhasil. masalah seperti ini memang pantas ditangani oleh orang berbakat ini,
tetapi masalah ini belum terpecahkan sampai saat ini.Suatu pemikiran yang belum
tepecahkan sampai sekarang yang diwariskan oleh Albert Einstein sampai ajalnya
datang menjemput, yaitu menemukan teori medan terpadu yang menyatukan medan
gravitasi dan elektromagnetisme dalam suatu rumus atau hukum.
2. Max Planck (1858 – 1947)
Max
Planck dilahirkan di Kiel dan belajar di Munich dan Berlin. Seperti banyak ahli
fisika, ia seorang pemain musik yang baik, selain itu ia juga senang mendaki
gunung. dalam tahun 1900, setelah 6 tahun ia bekerja di Universitas Berlin,
Planck mendapatkan bahwa kunci pemahaman radiasi benda hitam ialah anggapan
bahwa pemancaran dan penyerapan radiasi terjadi dalam kuantum energi hv.
Penemuan yang menghasilkan hadiah Nobel dalam tahun 1918 ini, sekarang dianggap
sebagai tonggak dari fisika modern.
Selama
bertahun-tahun Max Planck sendiri menyangsikan kenyataan fisis dari kuantum
energi ini. Walaupun selama Hitler berkuasa Max Planck tetap ada di Jerman, ia
memperotes perlakuan Nazi pada ilmuwan Yahudi dan sebagai akibatnya ia harus
melepaskan kedudukannya sebagai Presiden Institute Kaiser Wilhelm. Setelah
perang dunia kedua, Institute itu diberi nama Planck dan ia kembali menjabat
kedudukan presiden sampai akhir hayatnya.
3. Arthur Holly Compton (1892 – 1962)
Ia
dilahirkan di Ohio dan mengalami pendidikan di Wooster College dan Princeton.
Ketika ia bekerja di Washington University di St. Louis ia menemukan bahwa
panjang gelombng sinar-x bertambah jika mengalami hamburan, dan pada tahun 1923
ia dapat menerangkan hal itu berdasarkan kuantum cahaya. Pekerjaan ini telah
meyakinkan orang akan kebenaran realitas foton, sebenarnya Compton sendirilah
yang mengajukan kata “foton”. Setelah ia menerima hadiah Nobel pada tahun 1927,
Compton bekerja di University of Chicago untuk mempelajari sinar kosmik dan
menolong menjelaskan bahwa sinar ini sebenarnya terdiri dari partikel yang
bergerak cepat (sekarang ternyata bahwa partikel itu adalah inti atom, dan
sebagian besar adalah proton) yang berputar dalam ruang dan bukan sinar gamma.
Ia membuktikan hal ini dengan memperlihatkan bahwa intensitas sinar kosmik berubah
terhadap lintang, dan hal ini hanya dapat diterima jika partikel itu adalah ion
yang lintasannya dipengaruhi oleh medan magnetik bumi. Selama Perang Dunia II,
Compton merupakan salah satu tokoh pimpinan yang mengembangkan bom atom.
4. Louis
de Broglie (1892 – 1987)
Louis-Victor-Pierre-Raymond, duc de
Broglie, banyak dikenal sebagai Louis de Broglie (15 Agustus 1892–19 Maret
1987), ialah fisikawan Perancis dan pemenang hadiah Nobel. Berasal dari
keluarga Prancis yang dikenal memiliki diplomasi dan kemiliteran yang baik.
Pada mulanya ia adalah siswa sejarah, namun akhirnya ia mengikuti jejak
kakaknya Maurice de Broglie untuk membina karir dalam fisika. Pada 1924, tesis
doktoralnya mengemukakan usulan bahwa benda yang bergerak memiliki sifat
gelombang yang melengkapi sifat partikelnya. Dua tahun kemudian Erwin
Schrodinger menggunakan konsep gelombang de Broglie untuk mengembangkan teori
umum yang dipakai olehnya bersama dengan ilmuwan lain untuk menjelaskan
berbagai gejala atomik. Keberadaan gelombang de Broglie dibuktikan dalam
eksperimen difraksi berkas elektron pada 1927 dan pada 1929 ia menerima Hadiah Nobel
Fisika.
5. Max
Born (1882 – 1970)
Max
Born dilahirkan pada 11 Desember 1882, di Breslau, Jerman (kini Wroclaw,
Polandia). Born belajar fisika di Universitas Breslau, Heidelberg, dan Zürich.
Pada 1909, ia ditunjuk sebagai dosen di Georg August-Universitaet Goettingen,
di mana ia bekerja sampai 1912, saat ia pindah ke Universitas Chicago. Pada
1915, ia kembali ke Jerman namun harus masuk Militer Jerman. Pada 1919, ia
menjadi guru besar di Universitas Frankfurt-am-Main, dan kemudian profesor di
Göttingen pada 1921. Selama masa inilah Born merumukan penafsiran probabilitas
fungsi kepadatan dalam persamaan mekanika kuantum Schroedinger.
Gagasannya
menggantikan teori kuantum yang asli; kini, persamaan matematika Born
dimanfaatkan. Pada 1933, Born meninggalkan Jerman untuk menghindari
meningkatnya anti-Semitisme dan menerima posisi dosen di University of
Cambridge. Dari 1936 sampai 1953, ia adalah guru besar Filsafat Alam di
Universitas Edinburgh di Skotlandia. Selama masa ini, kerja Born berfokus pada
elektrodinamika nonlinear. Pada 1953, Born pensiun dan kembali ke Jerman di Bad
Pyrmont, dekat Gottingen. Ia menjadi warganegara Inggris dan anggota Royal
Society di London pada 1939.Pada 1954, Born menerima Hadiah Nobel Fisika untuk
karyanya pada fungsi kepadatan probabilitas dan studinya pada fungsi gelombang.
Selain memenangkan Penghargaan Nobel, Born dianugerahi Stokes Medal dari
Cambridge University dan Hughes Medal (1950). Ia menerbitkan sejumlah karya
termasuk, The Restless Universe, Einstein’s Theory of Relativity (1924), dan
Natural Philosophy of Cause and Chance. Born meninggal di Göttingen, Jerman pada 5 Januari 1970.
6. Werner
Heisenberg (1901 – 1976)
Werner
Karl Heisenberg (5 Desember 1901 – 1 Februari 1976) adalah seorang ahli teori
sub-atom dari Jerman, pemenang Penghargaan Nobel dalam Fisika 1932. Werner
Heisenberg dilahirkan pada tanggal 5 Desember 1901 di Würzburg, Jerman. Werner
ini jagoan bahasa Yunani dan Latin karena ayahnya, August, bekerja sebagai guru
bahasa klasik tersebut. Waktu pertama kali ia masuk sekolah, Werner masih
malu-malu dan sangat sensitif, tetapi tidak lama ia mulai percaya diri. Malah
guru-gurunya semua mengakui bakat yang dimilikinya di hampir semua mata
pelajaran terutama bahasa dan matematika. Heisenberg kecil memang suka sekali
matematika. Ini disebabkan guru matematikanya, Christoph Wolff, selalu
menantangnya untuk mengerjakan soal-soal matematika dan fisika yang tidak
biasa. Dalam waktu singkat Heisenberg sudah lebih jago dibanding gurunya itu.
Apalagi di rumahnya ia selalu bersaing dengan kakaknya, Erwin, yang jago kimia
(Erwin Heisenberg belakangan menjadi ahli kimia). Selama masa Perang Dunia I
seluruh Bavaria, Jerman, mengalami kesulitan pangan. Pernah Heisenberg jatuh pingsan
di jalan sewaktu sedang bersepeda karena ia begitu kelaparan. Ayahnya dan
guru-gurunya sering pergi ke garis depan untuk membantu pasukan perang.
Heisenberg terpaksa belajar sendiri materi matematika dan fisika (ia melahap
habis teori relativitas Einstein tanpa bantuan gurunya). Hasilnya, ia justru
sudah menguasai bahan yang seharusnya belum diajarkan di sekolah menengah atas.
Heisenberg muda sangat membenci peperangan dan sering melarikan diri dari
suasana kekerasan di Jerman saat itu. Ia bersama teman-temannya sering naik
gunung, demi menyelamatkan rasa cintanya terhadap tanah airnya melalui alam.
Dia bahkan mengetuai kelompok anak-anak pecinta alam yang selalu menghabiskan
waktunya dengan cara hiking, camping, main ski, memanjat gunung, jalan-jalan di
pedesaan, dan semua kegiatan alam lainnya. Kelompok ini merupakan kelompok yang
anti rokok dan anti minum minuman keras. Setiap minggu kelompok anak-anak muda
ini berkumpul untuk menghidupkan kembali musik dan seni puisi Jerman.
Heisenberg ini ahli puisi Roma. Dia juga jago main piano klasik dan sudah
sering ikut konser sejak masih berusia 12 tahun. Cuma ada satu hal lain yang
bisa mengalihkan perhatiannya dari musik, puisi, dan alam bebas.Matematika!
Saking cintanya dengan matematika, Heisenberg berniat mengambil jurusan
matematika murni di University of Munich pada tahun 1920. Tapi wawancaranya
dengan Ferdinand von Lindeman, profesor matematika di sana, tidak terlalu
sukses. Jadi Heisenberg menemui profesor lain, Arnold Sommerfeld, seorang
begawan fisika teori. Ternyata Sommerfeld bisa melihat bakat terpendam anak
muda yang sangat gemar berpetualang di alam bebas ini. Jadilah Heisenberg
melenceng dari minatnya semula dan malah masuk jurusan fisika. Tapi sebelum
hari pertama ia mulai kuliah, Heisenberg menyempatkan diri untuk pergi hiking
dengan teman-temannya dan sempat terkena typhoid yang hampir saja merenggut
nyawanya. Secara ajaib ia bisa sembuh tepat pada waktu ia harus mulai kuliah
walaupun saat itu ia tidak mendapatkan sumber pangan yang cukup gizi.
Di
awal masa kuliahnya Heisenberg masih ragu-ragu dengan pilihannya itu. Ia justru
lebih banyak mengambil kuliah matematika dibanding fisika karena takut tidak
cocok dengan pilihannya itu. Kalau ia tetap mengikuti kuliah matematika, ia kan
masih tetap bisa mengikuti jika nantinya ternyata benar tidak cocok di fisika
dan ingin pindah lagi ke matematika. Tapi ternyata fisika benar-benar sudah
mencuri hatinya. Mulai semester keduanya di jurusan fisika, ia sudah betah
mengikuti semua kuliah Sommerfeld. Selama kuliah di University of Munich,
perhatian Heisenberg terpecah antara fisika teori dan petualangannya di alam
bebas. Dia ini benar-benar pecinta alam. Sering kali ia camping di gunung dan
hiking ke stasiun kereta terdekat di pagi harinya supaya bisa kembali di Munich
tepat waktu untuk mengikuti kuliah fisika teori. Untung saja kuliahnya tidak
terbengkalai. Tetapi ada satu kelemahannya yang pada akhirnya hampir membuatnya
tidak lulus. Ia sama sekali tidak mengerti eksperimen di laboratorium. Ia
memang jagoan di fisika teori, tetapi ketika ditanya berbagai hal tentang
fisika eksperimen, ia benar-benar tidak tahu. Profesor Wilhem Wien memberinya
nilai F pada ujian akhir untuk mendapatkan gelar doktor. Sommerfeld kembali
menjadi penyelamat dengan memberinya nilai A untuk kejeniusannya di bidang
fisika teori. Jadi Heisenberg pun akhirnya mendapatkan gelar doktornya walaupun
dengan nilai C (rata-rata dari A dan F).Sommerfeld tidak salah sewaktu
memberinya nilai A untuk fisika teori. Terbukti Heisenberg sangat jagoan
mengutak-utik teori-teori fisika. Ia pun berhasil menjadi profesor termuda
Jerman di Leipzig saat masih berusia 25 tahun. Hasil utak-utiknya melahirkan
teori mekanika kuantum yang memberinya sebuah Nobel Fisika di tahun 1932. Pada
tahun 1937 Heisenberg kembali tampil dalam konser piano klasik. Konser ini
menjadi yang paling tidak terlupakan selama hidupnya karena saat itulah ia
bertemu Elisabeth Schumacher, putri seorang profesor ekonomi yang terkenal di
Berlin, yang dinikahinya tiga bulan kemudian. Keluarga Heisenberg kemudian
dikaruniai tujuh orang anak, yang pertama adalah sepasang kembar. Beberapa
bulan setelah pernikahannya, keluarga muda ini pindah kembali ke Munich untuk
memenuhi keinginan Sommerfeld yang saat itu sudah berusia 66 tahun dan harus pensiun.
Sommerfeld ingin supaya Heisenberg menggantikan posisinya sebagai profesor
fisika teori di University of Munich.Sewaktu pecah Perang Dunia II, banyak
ilmuwan Jerman yang ramai-ramai pergi dari Jerman karena ingin menghindari Nazi
dan Hitler. Heisenberg membuat keputusan yang sangat mengejutkan rekan-rekan
fisikawan saat itu. Ia bertekad untuk menetap di Jerman. Keterikatannya dengan
alam Jerman telah membuatnya begitu mencintai tanah airnya itu. Ternyata
keputusannya ini membuatnya terpaksa bekerja untuk pemerintah Jerman dalam
usaha membuat bom atom. Entah kenapa, fisikawan jenius ini tidak pernah
berhasil membuat bom atom tersebut dan malah dikalahkan oleh para fisikawan di
Amerika. Padahal timnya dibantu juga oleh salah satu penemu reaksi fisi nuklir,
Otto Hahn. Ada gosip yang mengatakan bahwa Heisenberg sengaja bergabung dengan
tim peneliti Jerman itu supaya bisa melakukan sabotase agar Nazi tidak bisa
memenangkan perang. Heisenberg bahkan sempat diciduk ke kamp konsentrasi Nazi
karena dikira berkhianat.Setelah lepas dari kamp konsentrasi Heisenberg kembali
menekuni fisika teori dan menghasilkan karya kontroversial yang membuatnya
sangat terkenal: Prinsip Ketidakpastian Heisenberg atau Heisenberg’s
Uncertainty. Pendekatan tidak biasa yang dilakukannya membuat teorinya ini
tidak begitu saja diterima oleh dunia fisika saat itu. Begitu banyak yang
menentang teori ini, sampai-sampai Heisenberg sempat menangis karenanya.
Keteguhannya berhasil membuat teorinya ini diterima, bahkan menjadi sangat
populer. Ia juga banyak menerima penghargaan bergengsi selain Nobel. Pada
tanggal 1 Februari 1976 Werner Heisenberg yang sakit kanker meninggal dunia di
rumahnya di Munich.
Pada
tahun 1927, Heisenberg mengembangkan suatu teori yang ditentang Einstein
habis-habisan yaitu teori ketidakpastian. Menurut teori ini makin akurat kita
menentukan posisi suatu benda, makin tidak akurat momentumnya (atau
kecepatannya) dan sebaliknya. Jadi kita tidak bisa menentukan letak benda
secara akurat. Dengan kata lain benda mempunyai kemungkinan berada di mana
saja. Einstein bilang teori ini tidak masuk akal. Ia menentang teori ini hingga
akhir hayatnya. Mana mungkin kita bisa percaya pada teori yang mengatakan bahwa
posisi bulan tidak menentu, ejek Einstein. Einstein lebih suka melihat bulan
mengorbit secara teratur, “I like to believe that the moon is still there even
if we don’t look at it.” Einstein juga berargumen bahwa tidak mungkin Tuhan
bermain dadu “God doesn’t play dice” dalam mengatur alam semesta ini.Walau
ditentang oleh fisikawan sekaliber Einstein, rupanya Heisenberg tidak kapok, ia
maju terus mengembangkan teorinya. Usahanya ini tidak sia-sia, akhirnya teori
Heisenberg ini menjadi salah satu fondasi dari mekanika kuantum. Kini mekanika
kuantum menjadi primadonanya fisika. Oleh Feynman, Elektrodinamika kuantum
(mekanika kuantum yang digabung dengan teori relativistik Einstein) dijuluki
“the jewel of physics”. Berkat mekanika kuantum inilah orang dapat
mengembangkan berbagai teknologi mutakhir yang ada sekarang ini, mulai dari TV,
kulkas, mainan elektronika, laser, bom atom yang dahsyat, hingga
pembuatan-pembuatan chip-chip komputer super cepat.
E. Dampak Fisika Modern
Dengan ditemukannya partikel
subatom (partikel elementer), yaitu elektron, proton, dan neutron) menjadikan
penelitian fisika mengarah pada fenomena mikroskopis. Kajian partikel inilah
yang menyadarkan para fisikawan dengan penemuan yang paling menggemparkan
(kalangan fisikawan) ialah fisika Newton tidak berlaku untuk realitas mikro.
Pengaruh dari penemuan tersebut telah dan sedang mengubah pandangan dunia
(World view) kita. Eksperimen mekanika kuantum selalu menghasilkan penemuan
yang tidak dapat diprediksi atau dijelaskan oleh fisika Newton. Tetapi meski
fisika Newton tidak mampu menjelaskan fenomena realitas mikroskopis, ia tetap
dapat menjelaskan fenomena makroskopis dengan baik (walalupun sesungguhnya
realitas makroskopis tersusun oleh realitas mikroskopis). Perbedaan fundamental
antara fisika klasik dan kontemporer. Fisika klasik berasumsi ada eksternal
world yang terpisah dari diri kita. Fisika klasik kemudian juga beranggapan
bahwa kita dapat mengamati, mengkalkulasi, dan mengira-ngira dunia luar tersebut
tanpa merubahnya. Menurut fisika klasik, dunia luar tersebut tidak berbeda
dengan diri dan kebutuhan-kebutuhan kita.Kita juga dapat menunjukkan bahwa
cahaya mirip partikel sekaligus mirip gelombang dengan Hamburan Compton.
Sebelumnya untuk
mengetahui sifat partikel dari cahaya digunakan efek fotolistrik, dan
menunjukkan cahaya mirip gelombang dengan eksperimen celah ganda- ganda. Teori
relativitas memperkirakan bahwa kecepatan cahaya adalah relatif konstan dan
setiap gerak adalah relatif terhadap kerangka acuan khusus yang bukan merupakan
kerangka acuan universal.
BAB
III
PENUTUP
A.
KESIMPULAN
Pada tahun 1900, Max
Planck , energi dapat dibagi-bagi menjadi beberapa paket atau kuanta . Pada tahun 1905, Albert Einstein ( Efek
fotoelektrik) energi cahaya datang dalam bentuk kuanta yang disebut foton. Pada tahun 1913,Niels Bohr, garis spektrum
dari atom hidrogen .
Pada tahun 1923, Arthur Holy Compton, gejala
tumbukan antara foton dan elektron. Pada
tahun 1924, Louis de Broglie gelombang
Bneda.
Pada tahun 1925, Fermi
-Dirac merancang teori yang lebih umum menurut prinsip mekanika kuantum
merancang statistic partikel yang memenuhi prinsip Pauli, Pada tahun 1927, Heisenberg mengembangkan
teori ketidakpastian. Menurut teori ini makin akurat kita menentukan posisi
suatu benda, makin tidak akurat momentumnya (atau kecepatannya) dan sebaliknya. Pada taahu 1933 Erwin Schrodinger mengembangan
teori Brolglie mengatakan elektron lebih tepat disebut sebagai
gelombang-gelombang.
Pada tahun 1940,
Richard Feynmenn memberikan sumbangan pengetahuan yang penting dalam
elektrodinamika kuantum, teori kuantum relativistic yang menggambarkan interaksi
antarpartikel bermuatan.
B. SARAN
Setelah mempelajari
materi tentang perkembangan fisika modern ini diharapkan tidak lagi terjadi
salah dalam mengartikan tentang perkembangan fisika modern. Oleh karena itu,
sudah seharusnya kita memperdalam ilmu pengetahuan agar kita mampu memahami
materi tersebut.
DAFTAR
PUSTAKA
Hilal,
Muh. Makalah Perkembangan Fisika Modern,
(online)
Anonim.
2011. Sejarah Perkembangan Fisika,
(online)
Manarang, Ardhy Anak. 2014.
Perkembangan Fisika Pada Abad 20, (online)
http://ardhyanakmanarang.blogspot.com/2014/01/perkembangan-fisika-pada-abad-20.html.
diakses 27 agustus 2018
0 komentar:
Posting Komentar